26.11.20071 ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР ВЭПП-2000, ДЕТЕКТРОРЫ СНД И КМД-3, СОСТОЯНИЕ ДЕЛ В.Б. Голубев ИЯФ СО РАН. - презентация

1 ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР ВЭПП-2000, ДЕТЕКТРОРЫ СНД И КМД-3, СОСТОЯНИЕ ДЕЛ В.Б. Голубев ИЯФ СО РАН

2 План доклада Электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-2000 Электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-2000 Детектор СНД Детектор СНД NaI(Tl) калориметр NaI(Tl) калориметр Трековая система Трековая система Система идентификации на основе аэрогеля Система идентификации на основе аэрогеля Мюонная система Мюонная система Детектор КМД-3 Детектор КМД-3 Дрейфовая камера Дрейфовая камера Калориметры LXe, BGO, CsI(Tl) Калориметры LXe, BGO, CsI(Tl) Сверхпроводящий соленоид Сверхпроводящий соленоид Физическая программа ВЭПП-2000 Физическая программа ВЭПП-2000

3 Ускорительно-накопительный комплекс ВЭПП-2М

4 Основные результаты экспериментов на ВЭПП-2М с детекторами СНД и КМД-2 Прецизионное измерение вероятносей радиационных распадов, и -мезонов Прецизионное измерение вероятносей радиационных распадов, и -мезонов Обнаружение электрических дипольных переходов 0, 0 0, 0 Обнаружение электрических дипольных переходов 0, 0 0, 0 Прецизионное измерение параметров, и -мезонов Прецизионное измерение параметров, и -мезонов Измерение сечений процессов e + e – аннигиляции в адроны в области энергии 0.4 – 1.4 ГэВ Измерение сечений процессов e + e – аннигиляции в адроны в области энергии 0.4 – 1.4 ГэВ

5 Измерение сечений e + e – аннигиляции в адроны на с детекторами СНД и КМД-2 на ВЭПП-2М

6 ВЭПП-2М ВЭПП –2007

7 Конструкция ВЭПП-2000 Основная особенность конструкции – соленоидальная фокусировка, круглые пучки

8 Основные параметры ВЭПП-2000 Периметр 24,38 м Частота ВЧ 172 МГц Напряжение ВЧ 100 кВ Номер гармоники 14 Коэффициент уплотнения орбит 0,036 Снхротронная частота 0,0035 Энергетический разброс 6,4 x 10 –4 Эмиттанс (в режиме круглых пучков) 1,29 x 10 –7 м рад Декременты затухания (x,y,s) (2,19; 2,19; 4,83) x 10 –5 Бетатронные частоты 4,05; 2,05 Бета-функция в месте встречи 4–10 см Число сгустков в пучке 1 Число частиц в сгустке Параметр простр. заряда пучка (x,y) 0,075; 0,075 Светимость в месте встречи (при 2E=2ГэВ) см –2 с –1

9 Сверхпроводящий фокусирующий соленоид, B=13,0 Т

10 ВЭПП-2000, состояние на

11 Статус ВЭПП-2000 Завершена сборка коллайдера Завершена сборка коллайдера Получены циркулирующие пучки электронов и позитронов с токами ~4 и 100 мА, соответственно, и временем жизни >10 3 с при малом токе и ~1000 с при максимальном Получены циркулирующие пучки электронов и позитронов с токами ~4 и 100 мА, соответственно, и временем жизни >10 3 с при малом токе и ~1000 с при максимальном В режиме соленоидальной фокусировки получены круглые пучки при =4,5 см на энергии 508 МэВ В режиме соленоидальной фокусировки получены круглые пучки при =4,5 см на энергии 508 МэВ Проведено исследование эффектов встречи в режиме малого позитронного и большого электронного токов. Показано существенное уменьшение эффектов встречи по сравнению с режимом плоских пучков при токах 3x35 мА Проведено исследование эффектов встречи в режиме малого позитронного и большого электронного токов. Показано существенное уменьшение эффектов встречи по сравнению с режимом плоских пучков при токах 3x35 мА Установлено, что поведение размеров позитронного сгустка в режиме сильного-слабого пучков согласуется с расчетным Установлено, что поведение размеров позитронного сгустка в режиме сильного-слабого пучков согласуется с расчетным Ведется работа по оптимизации магнитооптической системы накопителя и наладка системы управления инфлекторами для работы в режиме накопления Ведется работа по оптимизации магнитооптической системы накопителя и наладка системы управления инфлекторами для работы в режиме накопления

12 Детектор СНД 1 – промежуток встречи ВЭПП-2000, 2 – трековая система, 3 – аэрогелевый черенковский счетчик, 4 – счетчики NaI(Tl), 5 – вакуумные фототриоды, 6 – поглотитель (Fe), 7-9 – мюонная система, 10 – сверхпроводящие фокусирующие соленоиды ВЭПП-2000.

13 Детектор СНД на ВЭПП-2000 История СНД : ) 1987 – принят проект СНД – эксперименты на ВЭПП-2М, L 35 pb – модернизация детектора Планы: 2008 – начало экспериментов на ВЭПП-2000

14 Модернизация детектора СНД Калориметр NaI(Tl) – ремонт Калориметр NaI(Tl) – ремонт Трековая система – новая Трековая система – новая Аэрогелевый черенковский счетчик – новый Аэрогелевый черенковский счетчик – новый Мюонный детектор – модернизация Мюонный детектор – модернизация Электроника – 80% новая Электроника – 80% новая Система сбора данных – 80% новая Система сбора данных – 80% новая Система обработки данных – 80% новая Система обработки данных – 80% новая Система измерения времени пролета по калориметру – новая Система измерения времени пролета по калориметру – новая

15 Калориметр СНД

16 Параметры калориметра СНД Число каналов Фотодетекторы - вакуумные фототриоды 3 сферических слоя Масса 3.5 т Толщина 13.5 X 0 Телесный угол 90% от 4 Размер ячейки x =9º x 9º Энергетическое разрешение: Угловое разрешение:

17 Калориметр СНД, статус Калориметр установлен на ВЭПП-2000 и подключен к электронике и системе сбора данных СНД Калориметр установлен на ВЭПП-2000 и подключен к электронике и системе сбора данных СНД Проведена калибровка калориметра на космических мюонах Проведена калибровка калориметра на космических мюонах Проведено измерение фоновых загрузок на ВЭПП-2000 с пучком электронов до 100 мА. Показано, что фоновые загрузки не превышают загрузок, наблюдавшихся на ВЭПП-2М Проведено измерение фоновых загрузок на ВЭПП-2000 с пучком электронов до 100 мА. Показано, что фоновые загрузки не превышают загрузок, наблюдавшихся на ВЭПП-2М При загрузке первичного триггера до 4 кГц просчеты системы сбора данных не превышают 5%. При загрузке первичного триггера до 4 кГц просчеты системы сбора данных не превышают 5%.

18 Трековая система СНД Параметры трековой системы – X 0, N, DW ~ 0.75–0.95 4, σ(dE/dx)=20% - 24 сектора, 9 дрейфовых слоев струйного типа, ~ 0.2 мм, - катодные стрипы на внутренней и внешней стенке ~ 0.5 мм - зарядовое деление на проволочках ~ 2 мм

19 Трековая система СНД Трек космической частицы в дрейфовой камере Пространственное разрешение ячеек дрейфовой камеры в зависимости от расстояния до проволочки

20 Трековая система СНД Трековая система изготовлена и подключена к системе сбора данных СНД Проведена проверка работоспособности и измерение координатного разрешения системы на космических частицах Установка на промежуток встречи ВЭПП-2000 –

21 Система идентификации частиц Назначение: разделение; принцип – аэрогелевый пороговый черенковский счетчик с шифтером и ФЭУ с микроканальными пластинами. Конструкция системы идентификации Корпус: алюминий, толщина 1 мм Форма: цилиндр. R=105÷141 мм 3 сегмента по 3 счетчика Телесный угол: ~60% от 4 Толщина системы: 0.09 X 0 Шифтер расположен асимметрично со сдвигом 5º Отражатель: тефлон, R~ 98% Показатель преломления аэрогеля n=1,13 Толщина аэрогеля: 31 мм 1 – ФЭУ МКП; 2 – аэрогель; 3 – шифтер

22 Система идентификации частиц μ 0 =10ph.e. π K μ 0 =5 ф.э. n Эффективность счетчика и число фотоэлектронов в зависимости от импупьса частицы: μ 0 – среднее число фотоэлектронов для ультарелятивистской частицы, p thr – пороговый импульс Стенд для измерения параметров счетчика на космических мюонах Амплитудный спектр для космических мюонов 0 =10.7±0.2 ph.e 1,121,14

23 Система идентификации частиц Статус системы идентификации Изготовлены блоки аэрогеля с n=1.13 для всей системы идентификации Изготовлен и испытан на космических мюонах один сегмент системы Получен световыход для релятивистской частицы ~10 фотоэлектронов Ближайшие планы: Завершение сборки оставшихся счетчиков Установка системы на промежуток встречи ВЭПП-2000 Подключение с системе сбора данных СНД Сборка аэрогелевого счетчика

24 Мюонная система СНД Схема мюонной системы СНД Завершено изготовление проверка модулей мюонных трубок Проведены проверка на космических частицах и ремонт основонй части сцинтилляционных счетчиков План на 2008 г. Завершение проверки и ремонта сцинтилляционных счетчиков Установка мюонной системы на детектор и подключние к системе сбора данных СНД Тестирование системы на ВЭПП-2000

25 Система сбора данных СНД Filtered events Detector Readout & Event Building Calibratio n process Front-end electronics Buffer TLT computers Backup Off-line X 12 X 16 KLUKVA CAMAC Database System support Operator Interface Система сбора данных СНД в основном готова к началу экспериментов на ВЭПП-2000

26 Детектор КМД-3 1 – Промежуток встречи 2 – Дрейфовая камера 3 – Торцевой BGO калориметр 4 – Z-камера 5 – Сверхпроводящий соленоид 6 – Калориметр LXe 7 – Баррельный CsI(Tl) калориметр 8 – Ярмо 9 – Подвод жидкого гелия 10 – Откачка 11 – Сверхпроводящий соленоид ВЭПП-2000

27 Дрейфовая камера КМД шестиугольных ячеек (сторона 9 мм) диаметр сигнальных проволочек 15 мкм (W-Re) натяжение 35 г, удлинение 1.08 мм потери натяжение на прогиб фланца ±1.8 % диаметр полевых проволочек 100 мкм (Ti) натяжение 100 г, удлинение 0.6 мм потери натяжение на прогиб фланца ±3 % газовая смесь - Ar изобутан (80/20) Корпус камеры – углепластик: E 2000 кг/мм г/см 3 Торцы покрыты слоем меди, толщиной 30 мкм. Внурт. Поверхность внешней обечайкй покрыта слоем ф. СТЭФ общей толщиной 250 мкм Внутренняя обечайка покрыта медной фольгой 30 мкм Элемент конструкции Толщина, см Количество вещества, X 0 Вакуумная камера (Be) Внутренняя обечайка (Углеп.) Внешняя обечайка (Углепластик) Фланцы (Углепластик) Газовая смесь (Ar:isoC 4 H 10 (80:20)) Проволочки * * * * *10 -4 Вся камера Подробности – в докладе А.Попова

28 Дрейфовая камера КМД-3 Камера полностью изготовлена, подключены сигнальные и высоковольтные кабели и система газового питания Проведено тестирование камеры на космических частицах. Получено координатное разрешение 110 в плоскости R- и 2мм по оси Z Эффективность срабатывания ячейки >98%, разрешение по dE/dx при 15 и более сработавших ячейках

29 LXe калориметр КМД-3 Электродная система состоит из 15 соосных цилиндров (7 катодных и 8 анодных). Электродная система состоит из 15 соосных цилиндров (7 катодных и 8 анодных). Анодные – для измерения энергии (башни), 264 – канала, 8 вдоль оси Z и 33 - в R- плоскости. Анодные – для измерения энергии (башни), 264 – канала, 8 вдоль оси Z и 33 - в R- плоскости. Катодные цилиндры (полоски) для измерения координат, 2124 – канала, ~300 на слой. Катодные цилиндры (полоски) для измерения координат, 2124 – канала, ~300 на слой. Толщина калориметра – 5X 0 Толщина калориметра – 5X 0 Полная масса LXe – 1100 кг Полная масса LXe – 1100 кг

30 LXe калориметр КМД-3 Статус LXe калориметра Статус LXe калориметра Калориметр полностью изготовлен и смонтирован на детекторе с полным комплектом полосочной электроники Калориметр полностью изготовлен и смонтирован на детекторе с полным комплектом полосочной электроники Проведен серия экспериментальных заходов на космических частицах, в настоящее время ведется их обработка Проведен серия экспериментальных заходов на космических частицах, в настоящее время ведется их обработка В предыдущем заходе на космических частицах с неполным (10%) комплектом электроники было получено пространственное разрешение 0,7 – 1,3 мм для различных слоев калориметра В предыдущем заходе на космических частицах с неполным (10%) комплектом электроники было получено пространственное разрешение 0,7 – 1,3 мм для различных слоев калориметра Подробности – в докладе А.Анисенкова

31 Калориметр CsI(Tl) Баррельный калориметр состоит из 1152 CsI(Tl) счетчиков c Si pin фотодиодами, собранных в 8 октантов. Толщина калориметра – 8,1X 0. Статус CsI(Tl) калориметра: Собраны и предварительно испытаны все октанты Проведено проверочная сборка калориметра на детекторе Два октанта установлены на детекторе, ведется измерение параметров на космических частицах Октант CsI(Tl) калориметра Линейка счетчиков CsI(Tl) калориметра

32 Торцевой BGO калориметр Размер кристалла 2,5x2,5x15 см 3 (13,5 X 0 ) Размер кристалла 2,5x2,5x15 см 3 (13,5 X 0 ) Число кристаллов 680 Число кристаллов 680 Масса 450 кг Масса 450 кг Фотоприемники Si фотодиоды Фотоприемники Si фотодиоды Квантовый выход фотодиода 69% Квантовый выход фотодиода 69% Энергетический эквивалент шума 1 МэВ Энергетический эквивалент шума 1 МэВ Энергетическое разрешение для фотонов 100

33 Сверхпроводящий соленоид КМД-3 Длина обмотки 0,9 м Внешний диаметр 0,704 м Внутренний диаметр 0,694 м Магнитное поле в центре детектора 1,5 Т Неоднородность поля в области дрейфовой камеры ±1% Запасенная энергия 0,31 МДж Сверхпроводящий кабель NbTi/Cu (1/1) Ø 0,86 мм Полное число витков обмотки (2 слоя) 1034 Рабочий ток 1кА Отношение рабочего тока к критическому 0,7 Индуктивность соленоида 0,6 Гн Толщина соленоида 0,13 X 0 Основные конструктивные параметры соленоида

34 Сверхпроводящий соленоид КМД-3 Обмотка соленоида испытана на стенде, достигнут проектный ток 1 кА Обмотка соленоида испытана на стенде, достигнут проектный ток 1 кА В настоящее время соленоид с криогенной системой смонтирован на детекторе В настоящее время соленоид с криогенной системой смонтирован на детекторе Проведено тестирование магнитной системы, получено поле 1T, что составляет 70% от проектного; в вакуумной системе криостата выявлены течи, приводящие к повышенному расходу жидкого гелия Проведено тестирование магнитной системы, получено поле 1T, что составляет 70% от проектного; в вакуумной системе криостата выявлены течи, приводящие к повышенному расходу жидкого гелия В настоящее время проводятся ремонтные работы по устранению выявленных течей В настоящее время проводятся ремонтные работы по устранению выявленных течей

35 Физическая программа ВЭПП Исследование процессов аннигиляции в адроны e + e – 2h, 3h, 4h …, h=,K,,… 2. Прецизионное измерение R= (e + e – hadrons)/ (e + e – + – ) 3. Изучение возбуждений легких векторных мезонов:,,,,.. 4. Проверка CVC гипотезы путем сравнения энергетической зависимости сечений e + e – hadr. (I=1) с спектральными функциями в распадах -лептонов 5.Измерение электромагнитных формфакторов нуклонов, поиск NN-резонансов 6. Измерения сечений e + e – аннигиляции в адроны при низких энергиях методом радиационного возврата (ISR) 7. Двухфотонная физика

36 Заключение В ИЯФ СО РАН построен новый электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-2000 с проектной светимостью при энергии 2 ГэВ до /см 2 В ИЯФ СО РАН построен новый электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-2000 с проектной светимостью при энергии 2 ГэВ до /см 2 Получены циркулирующие пучки электронов и позитронов Получены циркулирующие пучки электронов и позитронов Проверена работа коллайдера в режиме круглых пучков. Наблюдаемая зависимость размеров позитронного сгустка от тока электронного пучка соответствует расчетной Проверена работа коллайдера в режиме круглых пучков. Наблюдаемая зависимость размеров позитронного сгустка от тока электронного пучка соответствует расчетной Детектор СНД будет полностью подготовлен к экспериментам на ВЭПП в 2008 году Детектор СНД будет полностью подготовлен к экспериментам на ВЭПП в 2008 году Работы по основным подсистемам детектора КМД-3 близки к завершению. Планируемый срок начала экспериментов на ВЭПП-2000 – 2008 год Работы по основным подсистемам детектора КМД-3 близки к завершению. Планируемый срок начала экспериментов на ВЭПП-2000 – 2008 год В 2009 году планируется ввести в строй новый инжекционный комплекс на основе линейного ускорителя электронов, способный производить достаточное количество позитронов для работы комплекса ВЭПП-2000 при максимальной проектной светимости В 2009 году планируется ввести в строй новый инжекционный комплекс на основе линейного ускорителя электронов, способный производить достаточное количество позитронов для работы комплекса ВЭПП-2000 при максимальной проектной светимости